CN115483954A - 波束赋形方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质 - Google Patents

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CN115483954A CN202110665004.1A CN202110665004A CN115483954A CN 115483954 A CN115483954 A CN 115483954A CN 202110665004 A CN202110665004 A CN 202110665004A CN 115483954 A CN115483954 A CN 115483954A
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Abstract

本申请提供了一种波束赋形方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质，波束赋形方法包括：根据基站的天线阵列对应的目标辐射方向函数确定基站对应的小区内不同方位角对应的波束增益；其中，采用所述目标辐射方向函数进行波束赋形后，所述小区内不同方位角对应的接收功率之差的绝对值小于或等于第一预设阈值；根据不同方位角对应的波束增益确定所述天线阵列中每一个天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数；根据所述天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数进行波束赋形。

Description

波束赋形方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域，特别涉及波束赋形方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质。
背景技术
大规模波束赋形技术是第五代移动通信技术(5G，5th Generation MobileCommunication Technology)新空口(NR，New Radio)满足增强移动宽带(eMBB，EnhancedMobile Broadband)、超高可靠低时延(URLLC，Ultra-relaible and Low LatencyCommunication)以及海量机器间通信(mMTC，Massive Machine Type Communication)三大场景性能指标的核心技术。波束赋形作为5G通信的重要技术之一是一种基于天线阵列的信号预处理技术，波束赋形通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益。因此，波束赋形技术在扩大覆盖范围、改善边缘吞吐量以及干扰抑制等方面都有很大的优势。
关于波束赋形的基本原理，可以首先考虑自由空间中电磁波的远场辐射情况。
(1)当只存在单个天线振子，且以同极化方向从各个角度对电场辐射进行观测时，信号是各向同性衰减的，即不存在方向选择性；
(2)当增加一个同极化方向的天线振子，且两个天线振子处于同一位置时，即使两个天线发射信号存在一定的相差，但从任何角度观测，两个天线振子发射的两列波的相差并不随观测角度的变化而发生变化，因此，仍然不存在方向选择性；
(3)当增加一个同极化方向的天线振子，且两个天线振子保持一定间隔时，两个天线振子发射的两列波之间会发生干涉现象，即某些方向振幅增强，某些方向振幅减弱(振幅增强部分的能量来自于振幅减弱部分)。
假设观测点距离天线振子很远，可以认为两个天线振子发射的两列波到达观测点的角度是相同的。此时两列波的相位差将随观测角度的变化而变化，在某些角度两列波同向叠加导致振幅增强，而在某些方向反相叠加导致振幅减小。
因此，如果能够根据信道条件，适当地控制天线阵列中的每个阵元的加权系数，就有可能在增强期望方向信号强度的同时，尽可能降低对非期望方向的干扰。
相关技术的波束赋形方法存在小区内能量分布不均匀、波束能量利用效率差、小区边缘信号弱和无法避免越区覆盖的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种波束赋形方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质。
第一方面，本申请实施例提供一种波束赋形方法，包括：
根据基站的天线阵列对应的目标辐射方向函数确定基站对应的小区内不同方位角对应的波束增益；其中，采用所述目标辐射方向函数进行波束赋形后，所述小区内不同方位角对应的接收功率之差的绝对值小于或等于第一预设阈值；
根据不同方位角对应的波束增益确定所述天线阵列中每一个天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数；
根据所述天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数进行波束赋形。
第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；
存储器，存储器上存储有至少一个程序，当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时，实现上述任意一种波束赋形方法。
第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种波束赋形方法。
第四方面，本申请实施例提供一种波束赋形装置，包括：
增益确定模块，用于根据基站的天线阵列对应的目标辐射方向函数确定基站对应的小区内不同方位角对应的波束增益；其中，采用所述目标辐射方向函数进行波束赋形后，所述小区内不同方位角对应的接收功率之差的绝对值小于或等于第一预设阈值；
加权系数确定模块，用于根据不同方位角对应的波束增益确定所述天线阵列中每一个天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数；
波束赋形模块，用于根据所述天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数进行波束赋形。
本申请实施例提供的波束赋形方法，采用目标辐射方向函数进行波束赋形后，小区内不同方位角对应的接收功率之差的绝对值小于或等于第一预设阈值，由于不同方位角对应不同观测点，也就是说，在小区内的不同观测点对应的接收功率相差不大，小区内能量分布比较均匀、波束能量利用效率较高。
附图说明
图1为相关技术中基站的天线阵列的波束辐射方向图；
图2为相关技术中基站的天线阵列的波束覆盖效果示意图；
图3为本申请一个实施例提供的波束赋形方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的基站波束覆盖示意图；
图5为本申请实施例提供的基站的天线阵列的波束辐射方向图的示意图；
图6为本申请实施例提供的直线阵的示意图；
图7为本申请实施例提供的基站的天线阵列的波束覆盖效果示意图；
图8为本申请另一个实施例提供的波束赋形装置的组成框图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请提供的波束赋形方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质进行详细描述。
在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本申请透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本申请的范围。
在不冲突的情况下，本申请各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
如本文所使用的，术语“和/或”包括至少一个相关列举条目的任何和所有组合。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本申请。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加至少一个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。
除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本申请的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。
图1为相关技术的基站的天线阵列的波束辐射方向图。如图1所示，相关技术中，基站的天线阵列的波束辐射方向图是主方向增益最大且两边增益逐渐递减，所以相关技术中基站的天线阵列的波束覆盖效果如图2所示，从图2可以看出波束在小区中的能量分布不均匀，波束最大增益方向只能指向基站下方，否则会导致严重的越区覆盖和灯下黑的情况。而当基站的天线阵列的波束的最大增益方向指向基站下方时会导致小区边缘信号弱，如果为了改善小区边缘覆盖效果而一味增大基站功率，基站最大增益方向信号强度又会过剩从而造成能量浪费和辐射过强的问题。另外，由于基站的天线阵列的波束在靠近邻区的方向上增益下降缓慢，越区覆盖无法避免。
相关技术的波束赋形方法存在小区内能量分布不均匀、波束能量利用效率差、小区边缘信号弱和无法避免越区覆盖的问题。
图3为本申请一个实施例提供的波束赋形方法的流程图。
第一方面，参照图3，本申请一个实施例提供一种波束赋形方法，包括：
步骤300、根据基站的天线阵列对应的目标辐射方向函数确定基站对应的小区内不同方位角对应的波束增益；其中，采用所述目标辐射方向函数进行波束赋形后，所述小区内不同方位角对应的接收功率之差的绝对值小于或等于第一预设阈值。
在本申请实施例中，天线阵列是将若干个天线按照一定规律排列组成的天线***。利用天线阵列可以获得所期望的辐射特性，诸如更高的增益、需要的方向性图等。基站的天线阵列可以是直线阵、平面阵等。
组成天线阵列的独立单元也就是天线称为阵元。天线阵列的辐射特性取决于阵元的型号、数目、排列方式、间距、以及各个阵元上的电流振幅和相位等。
在一些示例性实施例中，根据所述目标辐射方向函数确定的不同方位角对应的波束增益中，第一区域内的观测点对应的方位角的波束增益最大；
其中，所述第一区域包括：所述小区的边缘覆盖区域。
在本申请实施例中，将小区的边缘覆盖区域的波束增益设置为最大，而靠近基站的区域，也就是后续提到的第五区域的波束增益设置为小于小区的边缘覆盖区域的波束增益，从而在增大基站的发射功率时，将靠近基站的区域的信号强度和小区的边缘覆盖区域的信号强度的差距缩小，也就是将第五区域的接收功率和第一区域的接收功率的差距缩小，也就是使得小区内能量分布比较均匀、波束能量利用效率较高。
下面简单介绍一下将小区的边缘覆盖区域的波束设置为最大能使得小区内能量分布比较均匀、波束能量利用效率较高的原因。
根据弗里斯传输公式可知在发射功率Pt恒定，发射天线增益Gt和接收天线增益Gr不变的情况下，接收功率Pr和观测点到天线的距离
Figure BDA0003116637530000041
的平方成正比，即：
Figure BDA0003116637530000042
其中，λ为波长，θi为第i个方位角。
图4为本申请实施例提供的基站波束覆盖示意图。如图4所示，观测点到天线的距离
Figure BDA0003116637530000043
可以根据基站的天线阵列的架设高度H和方位角θi确定，即：
Figure BDA0003116637530000044
因此，要保持波束在θ0到θi的覆盖范围内的接收功率不变，则需要使不同方位角θi处的波束增益满足公式(3)。
Figure BDA0003116637530000045
其中，θ0为波束最大增益对应的方位角。
从公式(3)可以看出，在将小区的边缘覆盖区域的波束增益设置为最大的情况下，
Figure BDA0003116637530000046
不可能大于
Figure BDA0003116637530000047
Figure BDA0003116637530000048
从而只能小于或等于1，即
Figure BDA0003116637530000049
小于或等于
Figure BDA00031166375300000410
这样才能保证小区覆盖范围内的接收功率不变。
在一些示例性实施例中，所述第一区域内的观测点对应的方位角大于α-A1β，且小于α-A2β；所述第一区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为1；
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，A1、A2为系数。
在一些示例性实施例中，A1大于或等于A3-0.05，A3小于或等于0.5，A2的取值可以根据小区的边缘覆盖区域的宽度进行设定，一般情况下，A1和A2之差小于或等于0.1即可。例如，所述第一区域内的观测点对应的方位角大于α-0.46β，且小于α-0.36β；所述第一区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为1；
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度。
在一些示例性实施例中，根据所述目标辐射方向函数确定的不同方位角对应的波束增益中，第二区域和第三区域内的观测点对应的方位角的波束增益的下降速度大于或等于第二预设阈值；第四区域内的观测点对应的方位角的波束增益的下降速度小于或等于第三预设阈值；
其中，所述第二区域包括：位于所述小区外，且与所述第四区域相邻的区域；所述第四区域包括：位于所述小区的边缘覆盖区域和所述第二区域之间的区域；所述第三区域包括：位于所述小区内，且与所述基站之间的距离小于或等于第四预设阈值的区域。
在本申请实施例中，设置第二区域和第三区域的波束增益的下降速度大于或等于第二预设阈值的目的是避免越区覆盖的问题，而设置第四区域的波束增益的下降速度小于或等于第三预设阈值的目的是为了保证小区的边缘覆盖区域的信号覆盖，也就是说，增强了小区边缘信号和避免了越区覆盖的问题。
在一些示例性实施例中，所述第二区域内的观测点的方位角大于α-A3β，且小于α-A4β；所述第二区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000051
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ1)为所述第二区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ1为所述第二区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A3、A4为系数。
在一些示例性实施例中，A3小于或等于0.5，A4可以根据实际情况进行设定，只要能够满足边缘覆盖区域的波束覆盖，并避免越区覆盖的问题就可以。例如，所述第二区域内的观测点的方位角大于α-0.5β，且小于α-0.48β；所述第二区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000052
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ1)为所述第二区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ1为所述第二区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角。
在一些示例性实施例中，所述第三区域内的观测点的方位角大于α+A5β，且小于α+A3β；所述第三区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000053
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ2)为所述第三区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ2为所述第三区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A2、A3、A5、A6为系数。
在一些示例性实施例中，A5大于或等于A6-0.05，A6小于或等于0.5，A2的取值可以根据小区的边缘覆盖区域的宽度进行设定，一般情况下，A1和A2之差小于或等于0.1即可。例如，所述第三区域内的观测点的方位角大于α+0.49β，且小于α+0.5β；所述第三区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000054
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ2)为所述第三区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ2为所述第三区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角。
在一些示例性实施例中，所述第四区域内的观测点的方位角大于α-A4β，且小于α-A1β；所述第四区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000055
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ3)为所述第四区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ3为所述第四区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A1、A4为系数。
在一些示例性实施例中，A1大于或等于A3-0.05，A3小于或等于0.5，A4可以根据实际情况进行设定。所述第四区域内的观测点的方位角大于α-0.48β，且小于α-0.46β；所述第四区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000061
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ3)为所述第四区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ3为所述第四区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角。
在一些示例性实施例中，根据所述目标辐射方向函数确定的不同方位角对应的波束增益中，第五区域内的观测点对应的方位角的波束增益的下降速度小于或等于第五预设阈值；
其中，所述第五区域包括：位于第三区域到所述小区的边缘覆盖区域之间的区域；所述第三区域包括：位于所述小区内，且与所述基站之间的距离小于或等于第三预设阈值的区域。
在本申请实施例中，通过设置第五区域的波束增益的下降速度小于或等于第五预设阈值，保证小区内的信号覆盖。
在一些示例性实施例中，所述第五区域内的观测点的方位角大于α-A2β，且小于α+A5β；所述第五区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000062
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ4)为所述第五区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ4为所述第五区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A2、A5为系数。
在一些示例性实施例中，A2的取值可以根据小区的边缘覆盖区域的宽度进行设定，一般情况下，A1和A2之差小于或等于0.1即可，A5大于或等于A6-0.05，A6小于或等于0.5。所述第五区域内的观测点的方位角大于α-0.36β，且小于α+0.49β；所述第五区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000063
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ4)为所述第五区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ4为所述第五区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角。
图5为本申请实施例提供的基站的天线阵列的波束辐射方向图的示意图。如图5所示，假设基站的天线阵列的架设高度为40，波束下倾角为10度，波束宽度为8度，代入上面的归一化增益公式得到对应的波束辐射方向图，也就是根据目标辐射方向函数计算得到对应的波束辐射方向图，为了较为清晰的显示波束辐射方向图的主波束，图5中的波束辐射方向图中的方位角只取了-20-30度的范围作为示意，其他方位角默认的增益为0.001。
步骤301、根据不同方位角对应的波束增益确定所述天线阵列中每一个天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数。
在一些示例性实施例中，将不同方位角对应的波束增益代入公式(4)求解方程组即可得到每一个天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数。
|f(θi)|＝|f1(θi)|·|fa(θi)| (4)
其中，f(θi)为天线阵列的场强幅度的方向函数(即前述目标辐射方向函数)在第i个方位角θi的值，即上述第i个方位角θi的波束增益；f1(θi)为天线阵元的方向函数在第i个方位角θi的值，仅仅与天线阵元采用的型号和尺寸相关，称为单元因子；fa(θi)与第k1个天线阵元的电流IMk1、空间分布d1k1和天线阵列中的天线阵元的数量n有关，而与天线阵元采用的型号和尺寸无关，称之为阵因子；d1k1为第1个天线阵元和第k1个天线阵元之间的距离。
下面以天线阵列为直线阵为例说明公式(4)的推导过程，天线阵列为面阵的情况以此类推。
直线阵是由分立的相同天线阵元排列在一条直线上构成的天线阵列。假设相同的天线阵元是对称振子，共有n个，沿X轴共轴排列，如图6所示，各个天线阵元与第1个天线阵元的中心距离分别为d11(＝0)，d12，……，d1n；各个天线阵元的电流依次为IM1，IM2，……，IMn；各个天线阵元到观测点P的距离依次为r1，r2，……，rn。
根据叠加定理，直线阵在观测点P的辐射场强E为：
Figure BDA0003116637530000071
其中，Ek1为第k1个天线阵元在观测点P的辐射场强，IMk1为第k1个天线阵元的电流，rk1为第k1个天线阵元到观测点的距离，k2＝2π/λ为波数，
Figure BDA0003116637530000072
为方位角矢量，不代表具体数值在转化为标量辐射场时略去。
假设观测点P距离天线足够远，可以认为各天线阵元到观测点P的射线是相互平行的，则满足公式(6)。
Figure BDA0003116637530000073
且天线阵列中各对称振子是相同天线阵元，故f1(θi)＝f2(θi)＝…＝fn(θi)。
那么，公式(5)可以简化为公式(7)。
Figure BDA0003116637530000074
假设
Figure BDA0003116637530000075
那么，
Figure BDA0003116637530000076
mk1为第k1个天线阵元与第1个天线阵元的电流的幅度比，也就是幅度的加权系数，βk1为第k1个天线阵元与第1个天线阵元的电流的相位比，也就是相位的加权系数。
步骤302、根据所述天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数进行波束赋形。
图7为本申请实施例提供的基站的天线阵列的波束覆盖效果示意图。如图7所示，根据上面的归一化增益公式得到的天线阵元的幅度的加权系数和相位加权系数进行波束赋形后，小区内的接收功率基本上是相等的，能量分布比较均匀，而且小区的边缘覆盖区域的信号强度也比较强，也避免了越区覆盖的问题。
本申请实施例提供的波束赋形方法，采用目标辐射方向函数进行波束赋形后，小区内不同方位角对应的接收功率之差的绝对值小于或等于第一预设阈值，由于不同方位角对应不同观测点，也就是说，在小区内的不同观测点对应的接收功率相差不大，小区内能量分布比较均匀、波束能量利用效率较高。
第二方面，本申请另一个实施例提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；
存储器，存储器上存储有至少一个程序，当至少一个程序被至少一个处理器执行时，实现上述任意一种波束赋形方法。
其中，处理器为具有数据处理能力的器件，其包括但不限于中央处理器(CPU)等；存储器为具有数据存储能力的器件，其包括但不限于随机存取存储器(RAM，更具体如SDRAM、DDR等)、只读存储器(ROM)、带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存(FLASH)。
在一些实施例中，处理器、存储器通过总线相互连接，进而与计算设备的其它组件连接。
第三方面，本申请另一个实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种波束赋形方法。
图8为本申请另一个实施例提供的波束赋形装置的组成框图。
第四方面，参照图8，本申请另一个实施例提供一种波束赋形装置，包括：
增益确定模块801，用于根据基站的天线阵列对应的目标辐射方向函数确定基站对应的小区内不同方位角对应的波束增益；其中，采用所述目标辐射方向函数进行波束赋形后，所述小区内不同方位角对应的接收功率之差的绝对值小于或等于第一预设阈值；
加权系数确定模块802，用于根据不同方位角对应的波束增益确定所述天线阵列中每一个天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数；
波束赋形模块803，用于根据所述天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数进行波束赋形。
在一些示例性实施例中，根据所述目标辐射方向函数确定的不同方位角对应的波束增益中，第一区域内的观测点对应的方位角的波束增益最大；
其中，所述第一区域包括：所述小区的边缘覆盖区域。
在一些示例性实施例中，所述第一区域内的观测点对应的方位角大于α-A1β，且小于α-A2β；所述第一区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为1；
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，A1、A2为系数。
在一些示例性实施例中，根据所述目标辐射方向函数确定的不同方位角对应的波束增益中，第二区域和第三区域内的观测点对应的方位角的波束增益的下降速度大于或等于第二预设阈值；第四区域内的观测点对应的方位角的波束增益的下降速度小于或等于第三预设阈值；
其中，所述第二区域包括：位于所述小区外，且与所述第四区域相邻的区域；所述第四区域包括：位于所述小区的边缘覆盖区域和所述第二区域之间的区域；所述第三区域包括：位于所述小区内，且与所述基站之间的距离小于或等于第四预设阈值的区域。
在一些示例性实施例中，所述第二区域内的观测点的方位角大于α-A3β，且小于α-A4β；所述第二区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000091
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ1)为所述第二区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ1为所述第二区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A3、A4为系数。
在一些示例性实施例中，所述第三区域内的观测点的方位角大于α+A5β，且小于α+A3β；所述第三区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000092
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ2)为所述第三区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ2为所述第三区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A2、A3、A5、A6为系数。
在一些示例性实施例中，所述第四区域内的观测点的方位角大于α-A4β，且小于α-A1β；所述第四区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000093
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ3)为所述第四区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ3为所述第四区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A1、A4为系数。
在一些示例性实施例中，根据所述目标辐射方向函数确定的不同方位角对应的波束增益中，第五区域内的观测点对应的方位角的波束增益的下降速度小于或等于第五预设阈值；
其中，所述第五区域包括：位于第三区域到所述小区的边缘覆盖区域之间的区域；所述第三区域包括：位于所述小区内，且与所述基站之间的距离小于或等于第三预设阈值的区域。
在一些示例性实施例中，所述第五区域内的观测点的方位角大于α-A2β，且小于α+A5β；所述第五区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure BDA0003116637530000094
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ4)为所述第五区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ4为所述第五区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A2、A5为系数。
上述波束赋形装置的具体实现过程与前述实施例波束赋形方法的具体实现过程相同，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储器、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其它的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其它传输机制之类的调制数据信号中的其它数据，并且可包括任何信息递送介质。
本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其它实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本申请的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims (12)

1.一种波束赋形方法，包括：
根据基站的天线阵列对应的目标辐射方向函数确定基站对应的小区内不同方位角对应的波束增益；其中，采用所述目标辐射方向函数进行波束赋形后，所述小区内不同方位角对应的接收功率之差的绝对值小于或等于第一预设阈值；
根据不同方位角对应的波束增益确定所述天线阵列中每一个天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数；
根据所述天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数进行波束赋形。
2.根据权利要求1所述的波束赋形方法，其中，根据所述目标辐射方向函数确定的不同方位角对应的波束增益中，第一区域内的观测点对应的方位角的波束增益最大；
其中，所述第一区域包括：所述小区的边缘覆盖区域。
3.根据权利要求2所述的波束赋形方法，其中，所述第一区域内的观测点对应的方位角大于α-A1β，且小于α-A2β；所述第一区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为1；
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，A1、A2为系数。
4.根据权利要求1所述的波束赋形方法，其中，根据所述目标辐射方向函数确定的不同方位角对应的波束增益中，第二区域和第三区域内的观测点对应的方位角的波束增益的下降速度大于或等于第二预设阈值；第四区域内的观测点对应的方位角的波束增益的下降速度小于或等于第三预设阈值；
其中，所述第二区域包括：位于所述小区外，且与所述第四区域相邻的区域；所述第四区域包括：位于所述小区的边缘覆盖区域和所述第二区域之间的区域；所述第三区域包括：位于所述小区内，且与所述基站之间的距离小于或等于第四预设阈值的区域。
5.根据权利要求4所述的波束赋形方法，其中，所述第二区域内的观测点的方位角大于α-A3β，且小于α-A4β；所述第二区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure FDA0003116637520000011
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ1)为所述第二区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ1为所述第二区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A3、A4为系数。
6.根据权利要求4所述的波束赋形方法，其中，所述第三区域内的观测点的方位角大于α+A5β，且小于α+A3β；所述第三区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure FDA0003116637520000012
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ2)为所述第三区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ2为所述第三区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A2、A3、A5、A6为系数。
7.根据权利要求4所述的波束赋形方法，其中，所述第四区域内的观测点的方位角大于α-A4β，且小于α-A1β；所述第四区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure FDA0003116637520000021
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ3)为所述第四区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ3为所述第四区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A1、A4为系数。
8.根据权利要求1所述的波束赋形方法，其中，根据所述目标辐射方向函数确定的不同方位角对应的波束增益中，第五区域内的观测点对应的方位角的波束增益的下降速度小于或等于第五预设阈值；
其中，所述第五区域包括：位于第三区域到所述小区的边缘覆盖区域之间的区域；所述第三区域包括：位于所述小区内，且与所述基站之间的距离小于或等于第三预设阈值的区域。
9.根据权利要求8所述的波束赋形方法，其中，所述第五区域内的观测点的方位角大于α-A2β，且小于α+A5β；所述第五区域内的观测点的方位角对应的波束增益与波束增益的最大值的比值为：
Figure FDA0003116637520000022
其中，α为所述天线阵列的下倾角，β为波束宽度，G(θ4)为所述第五区域内的观测点的方位角对应的波束增益，G(θ0)为所述波束增益的最大值，θ4为所述第五区域内的观测点的方位角，θ0为所述波束增益的最大值对应的方位角，A2、A5为系数。
10.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；
存储器，所述存储器上存储有至少一个程序，当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时，实现根据权利要求1-9任意一项所述的波束赋形方法。
11.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-9任意一项所述的波束赋形方法。
12.一种波束赋形装置，包括：
增益确定模块，用于根据基站的天线阵列对应的目标辐射方向函数确定基站对应的小区内不同方位角对应的波束增益；其中，采用所述目标辐射方向函数进行波束赋形后，所述小区内不同方位角对应的接收功率之差的绝对值小于或等于第一预设阈值；
加权系数确定模块，用于根据不同方位角对应的波束增益确定所述天线阵列中每一个天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数；
波束赋形模块，用于根据所述天线阵元的幅度加权系数和相位加权系数进行波束赋形。
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